KR20230136753A - 유기 전자 장치에 사용하기 위한 화학식 (i)의 유기 화합물, 화학식 (i)의 화합물을 포함하는 유기 전자 장치, 및 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 (I)의 화합물 및 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 반도체층을 포함하는 유기 전자 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유기 전자 장치에 사용하기 위한 화학식 (I)의 유기 화합물, 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 전자 장치, 및 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
유기 전자 장치, 예컨대 유기 발광 다이오드 OLED는 자발광 장치(self-emitting device)로서, 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답, 높은 밝기(brightness), 우수한 동작 전압(operating voltage) 특성 및 색 재현성을 가진다. 일반적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 적층된 애노드, 정공 수송층 HTL, 방출층 EML, 전자 수송층 ETL 및 캐소드를 포함한다. 이와 관련하여, HTL, EML 및 ETL은 유기 화합물로 형성된 박막이다.
애노드 및 캐소드에 전압이 인가되면, 애노드로부터 주입되는 정공이 HTL을 통해 EML로 이동하고 캐소드로부터 주입되는 전자는 ETL을 거쳐 EML로 이동한다. 정공과 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤을 생성한다. 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때, 빛이 방출된다. 상술한 구조를 갖는 OLED가 우수한 효율 및/또는 긴 수명을 갖기 위해서는, 정공 및 전자의 주입 및 흐름이 균형을 이루어야 한다.
유기 발광 다이오드의 성능은 반도체층의 특징에 의해 영향을 받을 수 있고, 특히 반도체층에 또한 함유되는 금속 착화합물의 특징에 의해 영향을 받을 수 있다.
유기 반도체 물질, 반도체층, 뿐만 아니라 이의 유기 전자 장치의 성능을, 특히 이에 포함된 화합물의 특징의 개선을 통해 개선된 동작 전압, 및/또는 전류 효율 및/또는 특히 개선된 수명의 안정성 및/또는 시간 경과에 따른 개선된 동작 전압 안정성을 달성하기 위해 개선할 필요성이 여전히 존재한다.
부가적으로, 개선된 열적 특성, 특히 개선된 성능 및/또는 안정성을 갖는 유기 전자 장치의 접근을 가능하게 하는 유리 전이 온도 및/또는 저하된 휘발성을 갖는 화합물을 제공하는 필요성이 존재한다.
유럽 특허 출원 EP2180029A1에서, 라디알렌(radialene)의 용도가 개시된다. 본 발명에 따른 장치는 상기 적용과 비교되었다.
본 발명의 일 양태는 화학식 (I)의 유기 전자 장치에 사용하기 위한 유기 화합물, 또는 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 염을 제공하며:
상기 화학식 (I)에서, A1, A2 및 A3은 화학식 (II), (III), (IV)로 각각 표시되고;
및
이로써 Ar1, Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴로부터 선택되며, Ar1, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기(electron-withdrawing group), NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D로부터 선택되고;
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되며;
화학식 (I)의 화합물은 적어도 하나의 NO2 기를 함유한다.
본 출원 및 청구범위 전반에 걸쳐 임의의 An, Rn 등은 달리 명시되지 않는 한 항상 동일한 모이어티를 지칭함을 알아야 한다.
본 명세서에서, 정의가 달리 제공되지 않는 경우, "부분적으로 불소화된"은 수소 원자 중 일부만 불소 원자에 의해 대체된 C1 내지 C8 알킬기를 지칭한다.
본 명세서에서, 정의가 달리 제공되지 않는 경우, "과불소화된"은 모든 수소 원자가 불소 원자에 의해 대체된 C1 내지 C8 알킬기를 지칭한다.
본 명세서에서, 정의가 달리 제공되지 않을 때, "치환된"은 중수소, C1 내지 C12 알킬 및 C1 내지 C12 알콕시로 치환되는 것을 지칭한다.
그러나, 본 명세서에서 "아릴 치환된"은 하나 이상의 아릴기에 의한 치환을 지칭하며, 이는 그 자체가 하나 이상의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기로 치환될 수 있다.
상응하게는, 본 명세서에서 "헤테로아릴 치환된"은 하나 이상의 헤테로아릴기에 의한 치환을 지칭하며, 이는 그 자체가 하나 이상의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기로 치환될 수 있다.
본 명세서에서, 정의가 달리 제공되지 않을 때, "알킬기"는 포화된 지방족 하이드로카르빌기를 지칭한다. 알킬기는 C1 내지 C12 알킬기일 수 있다. 더 구체적으로, 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기, C1 내지 C8 알킬기, C1 내지 C6 알킬기 또는 C1 내지 C4 알킬기일 수 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬 사슬에 1 내지 4개의 탄소를 포함하고, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 및 tert-부틸로부터 선택될 수 있다.
알킬기의 구체적인 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기일 수 있다.
용어 "사이클로알킬"은 상응하는 사이클로알칸에 포함된 고리 원자로부터 하나의 수소 원자를 형식적으로 차감함으로써 사이클로알칸으로부터 유래되는 포화된 하이드로카르빌기를 지칭한다. 사이클로알킬기의 예는 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 메틸사이클로헥실기, 아다만틸기 등일 수 있다.
용어 "헤테로"는, 공유 결합된 탄소 원자에 의해 형성될 수 있는 구조에서 적어도 하나의 탄소 원자가 또 다른 다가 원자에 의해 대체되는 방식으로 이해된다. 바람직하게는, 헤테로원자는 B, Si, N, P, O, S; 더 바람직하게는 N, P, O, S로부터 선택된다.
본 명세서에서, "아릴기"는 상응하는 방향족 탄화수소 내 방향족 고리로부터 하나의 수소 원자를 형식적으로 차감함으로써 형성될 수 있는 하이드로카르빌기를 지칭한다. 방향족 탄화수소는 적어도 하나의 방향족 고리 또는 방향족 고리 시스템을 함유하는 탄화수소를 지칭한다. 방향족 고리 또는 방향족 고리 시스템은 공유 결합된 탄소 원자의 평면형 고리 또는 고리 시스템을 지칭하며, 상기 평면형 고리 또는 고리 시스템은 휘켈 규칙을 만족시키는 비편재화된 전자의 접합된 시스템을 포함한다. 아릴기의 예는 페닐 또는 톨릴과 같은 단환식 기, 비페닐과 같이 단일 결합에 의해 연결된 더 많은 방향족 고리를 포함하는 다환식 기, 및 나프틸 또는 플루오렌-2-일과 같이 융합된 고리를 포함하는 다환식 기를 포함한다.
유사하게는, "헤테로아릴"이란 특히 적합하다면, 적어도 하나의 헤테로환식 방향족 고리를 포함하는 화합물에서 이러한 고리로부터 하나의 고리 수소를 형식적으로 차감함으로써 유래되는 기인 것으로 이해된다.
헤테로사이클로알킬이란 특히 적합하다면, 적어도 하나의 포화된 사이클로알킬 고리를 포함하는 화합물에서 이러한 고리로부터 하나의 고리 수소를 형식적으로 차감함으로써 유래되는 기인 것으로 이해된다.
용어 "융합된 아릴 고리" 또는 "축합된 아릴 고리"는, 2개의 아릴 고리가 적어도 2개의 공통적인 sp2-혼성화된 탄소 원자를 공유할 때 융합되거나 축합되는 것으로 간주되는 방식으로 이해된다.
용어 "NO2"는 - NO2를 나타내며, 즉, NO2는 이의 질소 모이어티에 의해 결합된다.
용어 "염"은 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 금속, 암모늄 또는 라디칼 양이온 염, 바람직하게는 라디칼 양이온 염을 지칭한다.
용어 "전자-끄는 기"는 분자의 인접 부분으로부터 전자를 멀리 가져올 수 있는 분자 내 화학 기를 지칭한다. 전자-끄는 기가 이의 효과를 발휘할 수 있는 거리, 즉, 전자-끌기 효과가 이루어지는 결합의 수는 방향족 시스템과 같은 접합 pi-전자계에 의해 연장된다. 전자-끄는 기의 예는 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시를 포함한다.
본 명세서에서, 단일 결합은 직접 결합을 지칭한다.
용어 "~이 없는", "함유하지 않는다", "포함하지 않는다"는, 증착 전에 화합물에 존재할 수 있는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적에 관하여 기술적 효과를 갖지 않는다.
용어 "개재되어 접촉해 있는"은, 중간에 있는 층이 2개의 인접한 층과 직접 접촉하고 있는 3개의 층의 배열을 지칭한다.
용어 "흡광층(light-absorbing layer)" 및 "광흡수층"은 동의적으로 사용된다.
용어 "발광층", "발광성 층" 및 "방출층"은 동의적으로 사용된다.
용어 "OLED", "유기 발광 다이오드" 및 "유기 발광 장치"는 동의적으로 사용된다.
용어 "애노드", "애노드층" 및 "애노드 전극"은 동의적으로 사용된다.
용어 "캐소드", "캐소드층" 및 "캐소드 전극"은 동의적으로 사용된다.
명세서에서, 정공 특징은 전기장이 적용될 때 정공을 형성하기 위해 전자를 제공하는 능력을 지칭하고, 애노드에서 형성된 정공은 방출층 내로 쉽게 주입되고 최고준위 점유 분자 오비탈(HOMO) 수준에 따라 전도성 특징으로 인해 방출층에서 수송될 수 있다.
이에 더하여, 전자 특징은 전기장이 적용될 때 전자를 수용하는 능력을 지칭하고, 캐소드에서 형성된 전자는 방출층 내로 쉽게 주입되고 최저준위 비점유 분자 오비탈(LUMO) 수준에 따라 전도성 특징으로 인해 방출층에서 수송될 수 있다.
유리한 효과
놀랍게도, 본 발명의 유기 화합물은 다양한 양태에서 특히 시간 경과에 따른 동작 전압에 관하여 당업계에 알려진 유기 전계발광 장치보다 우수한 장치를 가능하게 함으로써 본 발명의 기저가 되는 문제를 해결하는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는 본 발명의 화합물은 화학식 (I)의 화합물이다.
바람직하게는, 화학식 (I)의 화합물은 하기 화학식에 따른 화합물이 아니며:
상기 화학식에서, X는 NO2이고, Y는 H이다.
바람직하게는, 화학식 (I)의 화합물은 6개 미만, 바람직하게는 5개 미만, 더 바람직하게는 4개 미만의 NO2 기를 포함한다.
바람직하게는, 화학식 (I)의 화합물은 Ar1이 R'와 동일하지 않게 선택되며, 더 바람직하게는 Ar2는 부가적으로 R''와 동일하지 않고, 가장 바람직하게는 Ar3은 R'''와 동일하지 않다.
바람직하게는, R', R'', 및 R''' 중 적어도 하나는 치환된 또는 비치환된 아릴이 아니며, 더 바람직하게는 R', R'', 및 R'''는 모두 치환된 또는 비치환된 아릴이 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 적어도 하나의 NO2 기로 치환된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, 바람직하게는 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 또는 D,
더 바람직하게는 NO2, CN, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D, 더 바람직하게는 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬 및 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D, 더 바람직하게는 니트로기, CN, 할로겐, Cl, F, 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 또는 D, 가장 바람직하게는 NO2, CN, F, 및 과불소화된 C1 내지 C12 알킬 또는 D로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 NO2는 아릴 또는 헤테로아릴 상에 존재한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 NO2는 아릴 또는 헤테로아릴 상에 존재한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R', R'' 및 R''' 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D; 바람직하게는 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬 및 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D, 더 바람직하게는 니트로 기, CN, 할로겐, Cl, F, 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 또는 D, 가장 바람직하게는 NO2, CN, F, 및 과불소화된 C1 내지 C12 알킬 또는 D로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R'는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R'는 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R', R'' 및 R'''는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R', R'' 및 R'''는 독립적으로 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2, 바람직하게는 CN 및 NO2로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R', R'' 및 R'''는 CN이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, A1, A2, 및 A3은 화학식 (IIa), (IIIa) 및 (IVa)로 각각 표시된다:
및
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 화학식 (V)로 표시되며:
상기 화학식 (V)에서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1은 화학식 (V)로 표시되며:
상기 화학식 (V)에서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬, 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, R3은 NO2이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, X1 내지 X5 중 적어도 하나는 N이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, X1 내지 X5 중 적어도 하나는 N이고, Rx는 N에 대해 메타-위치에 있는 NO2이다.
그러므로, 본 발명에 따른 일 실시형태는 화학식 (I)의 유기 화합물 또는 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 염에 관한 것이며:
상기 화학식 (I)에서, A1, A2 및 A3은 화학식 (II), (III), (IV)로 각각 표시되고;
및
이로써 Ar1은 화학식 (V)로부터 선택되며;
상기 화학식 (V)에서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타내며;
Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴로부터 선택되고, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D로부터 선택되고;
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되며;
R', R'' 및 R''' 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D; 바람직하게는 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 또는 D로부터 선택된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시형태는 화학식 (I)의 유기 화합물 또는 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 염에 관한 것이며:
상기 화학식 (I)에서, A1, A2 및 A3은 화학식 (II), (III), (IV)로 각각 표시되고;
및
이로써 Ar1은 화학식 (V)로부터 선택되며;
상기 화학식 (V)에서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬, 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타내며;
Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 또는 C2 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택되고, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 NO2, CN, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 또는 D로부터 선택되고;
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, F, CN, 및 NO2로부터 선택되며;
R', R'' 및 R''' 상의 치환기는 독립적으로 NO2, CN, F, 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 또는 D로부터 선택된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시형태는 화학식 (I)의 유기 화합물 또는 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 염에 관한 것이며:
상기 화학식 (I)에서, A1, A2 및 A3은 화학식 (II), (III), (IV)로 각각 표시되고;
및
이로써 Ar1은 화학식 (V)로부터 선택되며;
상기 화학식 (V)에서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬, 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타내며;
Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 또는 C2 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택되고, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 또는 D로부터 선택되고;
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 CN 또는 NO2로부터 선택된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시형태는 화학식 (I)의 유기 화합물 또는 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 염에 관한 것이며:
상기 화학식 (I)에서, A1, A2 및 A3은 화학식 (II), (III), (IV)로 각각 표시되고;
및
이로써 Ar1은 화학식 (V)로부터 선택되며;
상기 화학식 (V)에서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬, 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타내며;
Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 또는 C2 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택되고, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 또는 D로부터 선택되고;
R', R'' 및 R'''는 CN이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화합물은 화학식 (VI)에 대해 선택된다:
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 적어도 하나의 NO2로 치환된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 수소를 함유하지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 2개는 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar2 및 Ar3은 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2 및 Ar3은 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar2는 화학식 (VII)로 표시되고, Ar3은 화학식 (VIII)로 표시되며:
상기 화학식 (VII) 또는 화학식 (VIII)에서, X6은 CR6 또는 N으로부터 선택되고;
X7은 CR7 또는 N으로부터 선택되며;
X8은 CR8 또는 N으로부터 선택되고;
X9는 CR9 또는 N으로부터 선택되며;
X10은 CR10 또는 N으로부터 선택되고;
X11은 CR11 또는 N으로부터 선택되며;
X12는 CR12 또는 N으로부터 선택되고;
X13은 CR13 또는 N으로부터 선택되며;
X14는 CR14 또는 N으로부터 선택되고;
X15는 CR15 또는 N으로부터 선택되며;
R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, 및 R15는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H, 바람직하게는 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, D 또는 H로부터 선택되고;
X6 내지 X10 중 적어도 2개는 독립적으로 CR6 내지 CR10으로부터 선택되며;
X11 내지 X15 중 적어도 2개는 독립적으로 CR11 내지 CR15로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar2는 화학식 (VII)로 표시되고, Ar3은 화학식 (VIII)로 표시되며:
상기 화학식 (VII) 또는 화학식 (VIII)에서, X6은 CR6 또는 N으로부터 선택되고;
X7은 CR7 또는 N으로부터 선택되며;
X8은 CR8 또는 N으로부터 선택되고;
X9는 CR9 또는 N으로부터 선택되며;
X10은 CR10 또는 N으로부터 선택되고;
X11은 CR11 또는 N으로부터 선택되며;
X12는 CR12 또는 N으로부터 선택되고;
X13은 CR13 또는 N으로부터 선택되며;
X14는 CR14 또는 N으로부터 선택되고;
X15는 CR15 또는 N으로부터 선택되며;
R6, R7, R8, R9, 및 R10 중 하나는 NO2이고, 다른 R6, R7, R8, R9, R10은 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H, 바람직하게는 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, D 또는 H, 더 바람직하게는 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬, 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되고;
R11, R12, R13, R14, 및 R15 중 하나는 NO2이고, 다른 R11, R12, R13, R14, 및 R15는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H, 바람직하게는 NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, D 또는 H, 더 바람직하게는 NO2, CN, F, 과불소화된 알킬, 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 과불소화된 알콕시, 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X6 내지 X10 중 적어도 2개는 독립적으로 CR6 내지 CR10으로부터 선택되고;
X11 내지 X15 중 적어도 2개는 독립적으로 CR11 내지 CR15로부터 선택되며;
별표 "*"는 결합 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화합물은 4개 이하의 수소 원자를 함유한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화합물은 적어도 8개의 불소 원자, 바람직하게는 적어도 10개의 불소 원자를 함유한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar2 및 Ar3은 각각 CF3, CN 중에서 선택되는 단지 하나의 모이어티를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나, 바람직하게는 Ar1 또는 적어도 Ar1은 하기 모이어티 중 하나로부터 선택된다:
및
본 발명의 일 실시형태에 따르면, A1, A2, 및 A3 중 적어도 2개는 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, A2 및 A3은 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, A1, A2, 및 A3은 동일하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, A2 및 A3은 독립적으로 하기로부터 선택된다:
및
본 발명의 일 실시형태에 따르면, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나, 바람직하게는 A1 또는 적어도 A1은 하기 모이어티 중 하나로부터 선택된다:
및
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화합물은 하기 화합물 C1 내지 C25 중 하나로부터 선택되며, 이로써 R', R'' 및 R'''는 CN이고, Ar1, Ar2 및 Ar3은 하기 표로부터 선택된다:
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화학식 (I)의 화합물의 LUMO 수준은 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, 독일 카를스루에 76135, 리첸하르트스트라쎄 19 소재)로 계산 시 ≤ -4.4 eV 내지 ≥ -5.9 eV, 바람직하게는 ≤ -4.5 eV 내지 ≥ -5.5 eV, 가장 바람직하게는 ≤ -4.7 eV 내지 ≥ -5.25 eV 범위로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화학식 (I)의 화합물에서 A1, A2 및 A3은 동일하게 선택될 수 있으며, 화학식 (I)의 화합물의 LUMO 수준은 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, 독일 카를스루에 76135, 리첸하르트스트라쎄 19 소재)로 계산 시 ≤ -4.7 eV 내지 ≥ -5.9 eV, 바람직하게는 ≤ -4.72 eV 내지 ≥ -5.5 eV, 가장 바람직하게는 ≤ -4.75 eV 내지 ≥ -5.25 eV 범위로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 화학식 (I)의 화합물에서 A1 및 A2는 동일하게 또는 상이하게 선택될 수 있으며, A1은 A3과 동일하지 않고, 화학식 (I)의 화합물의 LUMO 수준은 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, 독일 카를스루에 76135, 리첸하르트스트라쎄 19 소재)로 계산 시 ≤ -4.5 eV 내지 ≥ -5.4 eV, 바람직하게는 ≤ -4.6 eV 내지 ≥ -5.25 eV, 가장 바람직하게는 ≤ -4.7 eV 내지 ≥ -5.25 eV 범위로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 원자(NO2 없음)의 양 : NO2의 양의 비율은 적어도 6:1, 바람직하게는 8:1, 및 더 바람직하게는 10:1이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 탄소 원자의 양 : NO2의 양의 비율은 적어도 6:1, 바람직하게는 8:1, 및 더 바람직하게는 10:1이다.
더욱이, 본 발명은 화학식 (VI)의 화합물 및 화학식 (VIa) 내지 (VId)의 적어도 하나의 화합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다:
본 발명의 또 다른 양태는 적어도 하나의 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층에 관한 것이다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 전자 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 유기 반도체층을 포함하는 유기 반도체층에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 애노드층, 캐소드층 및 적어도 하나의 유기 반도체층을 포함하는 유기 전자 장치에 관한 것이며, 상기 적어도 하나의 유기 반도체층은 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 애노드층, 캐소드층을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 광활성층을 추가로 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 애노드층, 캐소드층 및 적어도 하나의 유기 반도체층을 포함하며, 상기 적어도 하나의 유기 반도체층은 애노드층과 캐소드층 사이에 배열되고; 적어도 하나의 유기 반도체층은 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 유기 반도체층은 전술된 바와 같은 화학식 (VI)의 화합물 및 화학식 (VIa) 내지 (VId)의 적어도 하나의 화합물을 포함하는 조성물을 포함한다.
유기 반도체층이 이러한 조성물을 포함하는 경우, 본 출원 맥락 전반에 걸쳐 용어 "화학식 (I)의 화합물"은 또한 전술된 바와 같은 조성물을 포함하는 것으로 의도되어야 한다.
본 발명의 또 다른 양태는 애노드층, 캐소드층, 적어도 하나의 유기 반도체층, 및 적어도 하나의 광활성층을 포함하는 유기 전자 장치를 제공하며, 상기 반도체층은 캐소드와 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열되고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 애노드층, 캐소드층 및 전하 발생층을 포함하는 유기 전자 장치를 제공하며, 상기 전하 발생층은 p형 전하 발생층 및 n형 전하 발생층을 포함하고, p형 전하 발생층은 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 반도체층 및/또는 화학식 (I)의 화합물은 비-방출성(non-emissive)이다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "본질적으로 비-방출성" 또는 "비-방출성"은, 장치로부터 가시 방출 스펙트럼(visible emission spectrum)에 대한 화합물 또는 층의 기여도가 상기 가시 방출 스펙트럼과 비교하여 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임을 의미한다. 가시 방출 스펙트럼은 파장이 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm인 방출 스펙트럼이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 유기 반도체층은 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 추가로 포함하는 적어도 하나의 반도체층은 애노드층에 인접하게 배열 및/또는 제공된다.
실질적으로 공유 매트릭스 화합물
유기 반도체층은 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 유기 화합물로부터 선택될 수 있다. 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 공유 결합된 C, H, O, N, S로 실질적으로 구성될 수 있고, 이는 선택적으로 공유 결합된 B, P, As 및/또는 Se를 추가로 포함한다.
유기 전자 장치의 일 실시형태에 따르면, 유기 반도체층은 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 공유 결합된 C, H, O, N, S로 실질적으로 구성된 유기 화합물로부터 선택될 수 있고, 이는 선택적으로 공유 결합된 B, P, As 및/또는 Se를 추가로 포함한다.
공유 결합 탄소-금속을 포함하는 유기금속 화합물, 유기 리간드를 포함하는 금속 착화합물 및 유기산의 금속염은 정공 주입층의 실질적으로 공유 매트릭스 화합물로서 역할을 할 수 있는 유기 화합물의 추가 예이다.
일 실시형태에서, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 금속 원자가 결여되고, 이의 골격 원자 대부분은 C, O, S, N으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 금속 원자가 결여되고, 이의 골격 원자 대부분은 C 및 N으로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 ≥ 400 내지 ≤ 2000 g/mol의 분자량 Mw, 바람직하게는 ≥ 450 내지 ≤ 1500 g/mol의 분자량 Mw, 더 바람직하게는 ≥ 500 내지 ≤ 1000 g/mol의 분자량 Mw, 더 바람직하게는 ≥ 550 내지 ≤ 900 g/mol의 분자량 Mw, 또한 바람직하게는 ≥ 600 내지 ≤ 800 g/mol의 분자량 Mw를 가질 수 있다.
바람직하게는, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 아릴아민 모이어티, 대안적으로 디아릴아민 모이어티, 대안적으로 트리아릴아민 모이어티를 포함한다.
바람직하게는, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물에는 금속 및/또는 이온 결합이 없다.
화학식 (IX)의 화합물 또는 화학식 (X)의 화합물
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, "실질적으로 공유 매트릭스 화합물"로도 지칭되는 적어도 하나의 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 아릴아민 화합물, 디아릴아민 화합물, 트리아릴아민 화합물, 화학식 (IX)의 화합물 또는 화학식 (X)의 화합물을 포함할 수 있으며:
상기 화학식에서:
T1, T2, T3, T4 및 T5는 단일 결합, 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌 또는 나프테닐렌, 바람직하게는 단일 결합 또는 페닐렌으로부터 독립적으로 선택되며;
T6은 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌 또는 나프테닐렌이고;
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5는 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌, 치환된 또는 비치환된 비페닐렌, 치환된 또는 비치환된 플루오렌, 치환된 9-플루오렌, 치환된 9,9-플루오렌, 치환된 또는 비치환된 나프탈렌, 치환된 또는 비치환된 안트라센, 치환된 또는 비치환된 페난트렌, 치환된 또는 비치환된 피렌, 치환된 또는 비치환된 페릴렌, 치환된 또는 비치환된 트리페닐렌, 치환된 또는 비치환된 테트라센, 치환된 또는 비치환된 테트라펜, 치환된 또는 비치환된 디벤조푸란, 치환된 또는 비치환된 디벤조티오펜, 치환된 또는 비치환된 크산텐, 치환된 또는 비치환된 카르바졸, 치환된 9-페닐카르바졸, 치환된 또는 비치환된 아제핀, 치환된 또는 비치환된 디벤조[b,f]아제핀, 치환된 또는 비치환된 9,9'-스피로비[플루오렌], 치환된 또는 비치환된 스피로[플루오렌-9,9'-크산텐], 또는 치환된 또는 비치환된 비-헤테로, 치환된 또는 비치환된 헤테로 5-원 고리, 치환된 또는 비치환된 6-원 고리 및/또는 치환된 또는 비치환된 7-원 고리를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 3개의 치환된 또는 비치환된 방향족 고리를 포함하는 치환된 또는 비치환된 방향족 융합된 고리 시스템, 치환된 또는 비치환된 플루오렌, 또는 2 내지 6개의 치환된 또는 비치환된 5-원 내지 7-원 고리를 포함하는 융합된 고리 시스템으로부터 독립적으로 선택되고, 상기 고리는 (i) 헤테로사이클의 불포화된 5-원 내지 7-원 고리, (ii) 방향족 헤테로사이클의 5-원 또는 6-원, (iii) 비-헤테로사이클의 불포화된 5-원 내지 7-원 고리, (iv) 방향족 비-헤테로사이클의 6-원 고리를 포함하는 군으로부터 선택되며;
Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5의 치환기는 H, D, F, C(-O)R2, CN, Si(R2)3, P(-O)(R2)2, OR2, S(-O)R2, S(-O)2R2, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 직쇄 알킬, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 분지형 알킬, 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 환식 알킬, 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 알케닐기 또는 알키닐기, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 알콕시기, 6 내지 40개의 방향족 고리 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 방향족 고리 시스템, 및 5 내지 40개의 방향족 고리 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된 헤테로방향족 고리 시스템, 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 비치환된 C3 내지 C18 헤테로아릴, 2 내지 6개의 비치환된 5-원 내지 7-원 고리를 포함하는 융합된 고리 시스템을 포함하는 군으로부터 동일하게 또는 상이하게 선택되며, 상기 고리는 헤테로사이클의 불포화된 5-원 내지 7-원 고리, 방향족 헤테로사이클의 5-원 또는 6-원, 비-헤테로사이클의 불포화된 5-원 내지 7-원 고리, 및 방향족 비-헤테로사이클의 6-원 고리를 포함하는 군으로부터 선택되고,
R2는 H, D, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 분지형 알킬, 3 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 환식 알킬, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기 또는 알키닐기, C6 내지 C18 아릴 또는 C3 내지 C18 헤테로아릴로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, T1, T2, T3, T4 및 T5는 단일 결합, 페닐렌, 비페닐렌 또는 터페닐렌으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, T1, T2, T3, T4 및 T5는 페닐렌, 비페닐렌 또는 터페닐렌으로부터 독립적으로 선택될 수 있고 T1, T2, T3, T4 및 T5 중 하나는 단일 결합이다. 일 실시형태에 따르면, T1, T2, T3, T4 및 T5는 페닐렌 또는 비페닐렌으로부터 독립적으로 선택될 수 있고 T1, T2, T3, T4 및 T5 중 하나는 단일 결합이다. 일 실시형태에 따르면, T1, T2, T3, T4 및 T5는 페닐렌 또는 비페닐렌으로부터 독립적으로 선택될 수 있고 T1, T2, T3, T4 및 T5 중 2개는 단일 결합이다.
일 실시형태에 따르면, T1, T2 및 T3은 페닐렌으로부터 독립적으로 선택될 수 있고 T1, T2 및 T3 중 하나는 단일 결합이다. 일 실시형태에 따르면, T1, T2 및 T3은 페닐렌으로부터 독립적으로 선택될 수 있고 T1, T2 및 T3 중 2개는 단일 결합이다.
일 실시형태에 따르면, T6은 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, T6은 페닐렌일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, T6은 비페닐렌일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, T6은 터페닐렌일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5는 독립적으로 D1 내지 D16으로부터 선택될 수 있으며:
별표 "*"는 결합 위치를 의미한다.
일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5는 독립적으로 D1 내지 D15로부터 선택될 수 있으며; 대안적으로 D1 내지 D10 및 D13 내지 D15로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5는 독립적으로 D1, D2, D5, D7, D9, D10, D13 내지 D16으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
레이트 개시 온도(rate onset temperature)는 Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5가 이 범위에서 선택될 때 특히 대량 생산에 적합화된 범위에 있을 수 있다.
"화학식 (IX) 또는 화학식 (X)의 매트릭스 화합물"은 또한 "정공 수송 화합물"로 지칭될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 실질적으로 공유 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 나프틸기, 카르바졸기, 디벤조푸란기, 디벤조티오펜기 및/또는 치환된 플루오레닐기를 포함하고, 치환기는 메틸, 페닐 또는 플루오레닐로부터 독립적으로 선택된다.
전자 장치의 일 실시형태에 따르면, 화학식 (IX) 또는 화학식 (X)의 매트릭스 화합물은 F1 내지 F18로부터 선택된다:
유기 반도체층
유기 반도체층은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어-블로드젯(LB; Langmuir-Blodgett) 증착 등에 의해 애노드층 또는 캐소드층 상에 형성될 수 있다. 유기 반도체층이 진공 증착을 사용하여 형성되는 경우, 증착 조건은 층의 형성에 사용되는 화합물(들), 및 층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 그러나, 일반적으로 진공 증착 조건은 100℃ 내지 약 350℃의 온도, 10-8 Torr 내지 10-3 Torr의 압력(1 Torr는 133.322 Pa과 동일함) 및 0.1 내지 10 nm/초(sec)의 증착 속도를 포함할 수 있다.
유기 반도체층이 스핀 코팅 또는 프린팅을 사용하여 형성되는 경우, 코팅 조건은 층의 형성에 사용되는 화합물(들), 및 유기 반도체층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 약 80℃ 내지 약 200℃의 열 처리 온도를 포함할 수 있다. 열 처리는 코팅이 수행된 후 용매를 제거한다.
유기 반도체층의 두께는 약 1 nm 내지 약 20 nm, 예를 들어, 약 2 nm 내지 약 15 nm, 대안적으로 약 2 nm 내지 약 12 nm 범위일 수 있다.
유기 반도체층의 두께가 이 범위 내에 있는 경우, 유기 반도체층은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 주입 및/또는 정공 발생 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 반도체층은:
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적어도 약 ≥ 0.5 중량% 내지 약 ≤ 30 중량%, 바람직하게는 약 ≥ 0.5 중량% 내지 약 ≤ 20 중량%, 더 바람직하게는 약 ≥ 1 중량% 내지 약 ≤ 15 중량%의 화학식 (I)의 화합물, 및
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적어도 약 ≥ 70 중량% 내지 약 ≤ 99.5 중량%, 바람직하게는 약 ≥ 80 중량% 내지 약 ≤ 99.5 중량%, 더 바람직하게는 약 ≥ 85 중량% 내지 약 ≤ 99 중량%의 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 포함할 수 있으며; 바람직하게는 화학식 (I)의 화합물의 중량%는 실질적으로 공유 매트릭스 화합물의 중량%보다 낮고; 여기서 구성요소의 중량%는 유기 반도체층의 총 중량을 기준으로 한다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 광활성층은 애노드층과 캐소드층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 애노드와 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 애노드와 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 애노드와 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층 중 적어도 하나는 애노드와 적어도 하나의 광활성층 중 적어도 하나 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층 중 적어도 하나는 애노드와 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 하나의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 애노드와 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 2개의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 제1 광활성층과 제2 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 2개의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층 중 적어도 하나는 제1 광활성층과 제2 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 적어도 2개의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층 중 하나는 제1 광활성층과 제2 광활성층 사이에 배열되고 적어도 하나의 유기 반도체층 중 하나는 애노드층과 제1 광활성층 사이에 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 전자 유기 장치는 전계발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드이다.
더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 유기 전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
추가의 층
본 발명에 따르면, 픽셀 또는 유기 전자 장치는 상기에서 이미 언급된 층 외에도, 추가의 층을 포함할 수 있다. 각각의 층의 예시적인 실시형태는 하기에 기재되어 있다:
기판
기판은 유기 발광 다이오드와 같은 전자 장치의 제조에 보편적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광(light)이 기판을 통해 방출되어야 한다면, 기판은 투명한 또는 반투명한 물질, 예를 들어 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판이어야 한다. 광이 상부 표면을 통해 방출되어야 한다면, 기판은 투명할 뿐만 아니라 반투명한 물질, 예를 들어 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판 둘 다일 수 있다.
애노드층
애노드층은 상기 애노드층을 형성하는 데 사용되는 물질을 증착시키거나 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 애노드층을 형성하는 데 사용되는 물질은 높은 일함수(work-function) 물질이어서, 정공 주입을 용이하게 할 수 있다. 애노드 물질은 또한 낮은 일함수 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수 있다. 애노드 전극은 투명한 또는 반사성 전극일 수 있다. 투명한 전도성 옥사이드, 예컨대 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 알루미늄 아연 옥사이드(AlZO) 및 아연 옥사이드(ZnO)가 사용되어 애노드 전극을 형성할 수 있다. 애노드층은 또한 금속, 전형적으로 은(Ag), 금(Au), 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 유기 전극 장치는 애노드층을 포함하며, 이로써 애노드층은 제1 애노드 하위층 및 제2 애노드 하위층을 포함하고, 여기서
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제1 애노드 하위층은 ≥ 4 eV 내지 ≤ 6 eV 범위의 일함수를 갖는 제1 금속을 포함하며,
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제2 애노드 하위층은 투명한 전도성 옥사이드를 포함하고;
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제2 애노드 하위층은 정공 주입층에 더 근접하게 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 애노드 하위층의 제1 금속은 Ag, Mg, Al, Cr, Pt, Au, Pd, Ni, Nd, Ir, 바람직하게는 Ag, Au 또는 Al를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있으며, 더 바람직하게는 Ag일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 애노드 하위층은 5 내지 200 nm, 대안적으로 8 내지 180 nm, 대안적으로 8 내지 150 nm, 대안적으로 100 내지 150 nm 범위의 두께를 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 애노드 하위층은 진공 열 증발을 통해 제1 금속을 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
제1 애노드층은 기판의 일부가 아님을 이해해야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 애노드 하위층의 투명한 전도성 옥사이드는 인듐 주석 옥사이드 또는 인듐 아연 옥사이드를 포함하는 군으로부터 선택되며, 더 바람직하게는 인듐 주석 옥사이드로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 애노드 하위층은 3 내지 200 nm, 대안적으로 3 내지 180 nm, 대안적으로 3 내지 150 nm, 대안적으로 3 내지 20 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 애노드 하위층은 투명한 전도성 옥사이드의 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치의 애노드층은 투명한 전도성 옥사이드를 포함하는 제3 애노드 하위층을 또한 포함하며, 여기서 제3 애노드 하위층은 기판과 제1 애노드 하위층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제3 애노드 하위층은 투명한 옥사이드를 포함하며, 바람직하게는 인듐 주석 옥사이드 또는 인듐 아연 옥사이드를 포함하는 군으로부터 선택되며, 더 바람직하게는 인듐 주석 옥사이드이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제3 애노드 하위층은 3 내지 200 nm, 대안적으로 3 내지 180 nm, 대안적으로 3 내지 150 nm, 대안적으로 3 내지 20 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제3 애노드 하위층은 투명한 전도성 옥사이드의 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.
제3 애노드층은 기판의 일부가 아님을 이해해야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 정공 주입층은 애노드층과 직접 접촉해 있다.
정공 주입층
정공 주입층(HIL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어-블로드젯(LB; Langmuir-Blodgett) 증착 등에 의해 애노드층 상에 형성될 수 있다. HIL이 진공 증착을 사용하여 형성되는 경우, 증착 조건은 HIL의 형성에 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 그러나, 일반적으로 진공 증착 조건은 100℃ 내지 약 500℃의 온도, 10-8 Torr 내지 10-3 Torr의 압력(1 Torr는 133.322 Pa과 동일함) 및 0.1 내지 10 nm/초(sec)의 증착 속도를 포함할 수 있다.
HIL이 스핀 코팅 또는 프린팅을 사용하여 형성되는 경우, 코팅 조건은 HIL의 형성에 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 약 80℃ 내지 약 200℃의 열 처리 온도를 포함할 수 있다. 열 처리는 코팅이 수행된 후 용매를 제거한다.
HIL은 이러한 HIL을 형성하는 데 보편적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예컨대 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노) 트리페닐아민(m-MTDATA), TDATA, 2T-NATA, 폴리아닐린/도데실벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄포 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린)/폴리(4-스티렌설포네이트(PANI/PSS)을 포함한다.
HIL은 p-유형 도판트를 포함하거나 이로 구성될 수 있고, p-유형 도판트는 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ), 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴 또는 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)로부터 선택될 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. HIL은 p-유형 도판트로 도핑된 정공-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 기지의 도핑된 정공 수송 물질의 전형적인 예는, LUMO 수준이 약 -5.2 eV인 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ)으로 도핑된 HOMO 수준이 대략 -5.2 eV인 구리 프탈로시아닌(CuPc); F4TCNQ로 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)(HOMO = -5.2 eV); F4TCNQ로 도핑된 α-NPD(N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘)이다. α-NPD는 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴로 도핑된다. p-유형 도판트 농도는 1 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 3 중량% 내지 10 중량%로부터 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어 약 1 nm 내지 약 25 nm 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, HIL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 주입 특징을 가질 수 있다.
정공 수송층
정공 수송층(HTL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어-블로드젯(LB) 증착 등에 의해 HIL 상에 형성될 수 있다. HTL이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성에 사용되는 것과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착 조건은 HTL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다.
HTL은 HTL을 형성하는 데 보편적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 화합물은 예를 들어 Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010에 개시되어 있고 참조로서 포함된다. HTL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 카르바졸 유도체, 예컨대 N-페닐카르바졸 또는 폴리비닐카르바졸; 벤지딘 유도체, 예컨대 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(알파-NPD); 및 트리페닐아민계 화합물, 예컨대 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA)이다. 이들 화합물 중에서, TCTA는 정공을 수송하고, 엑시톤이 EML 내로 확산되는 것을 저해할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 정공 수송층은 본 발명의 유기 반도체층과 동일한 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 포함할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 추가로 약 20 nm 내지 약 190 nm, 추가로 약 40 nm 내지 약 180 nm, 추가로 약 60 nm 내지 약 170 nm, 추가로 약 80 nm 내지 약 200 nm, 추가로 약 100 nm 내지 약 180 nm, 추가로 약 120 nm 내지 약 140 nm 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, HTL은 구동 전압(driving voltage)에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 수송 특징을 가질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)의 기능은 전자가 방출층으로부터 정공 수송층으로 옮겨지는 것을 방지하여 전자를 방출층에 국한시키는 것이다. 이에, 효율, 동작 전압 및/또는 수명이 개선된다. 전형적으로, 전자 차단층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송층의 LUMO 수준보다 진공 수준에 더 근접한 LUMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층은 정공 수송층의 HOMO 수준과 비교하여 진공 수준으로부터 더 멀리 있는 HOMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 내지 20 nm로부터 선택될 수 있다.
전자 차단층이 높은 삼중항 수준을 갖는다면, 이는 또한 삼중항 제어층으로서 기재될 수 있다.
삼중항 제어층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출층이 사용된다면 삼중항의 켄칭을 감소시키는 것이다. 이에, 인광 방출층으로부터 광 방출의 더 높은 효율이 달성될 수 있다. 삼중항 제어층은 인접 방출층 내 인광 이미터의 삼중항 수준보다 더 높은 삼중항 수준을 갖는 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 삼중항 제어층, 특히 트리아릴아민 화합물에 적합한 화합물은 EP 2 722 908 A1에 기재되어 있다.
광활성층(PAL)
광활성층은 전류를 광자로 전환시키거나 광자를 전류로 전환시킨다.
PAL은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등에 의해 HTL 상에 형성될 수 있다. PAL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 PAL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 광활성층은 화학식 (1)의 화합물을 포함하지 않는다.
광활성층은 발광층 또는 광흡수성 층, 바람직하게는 발광층일 수 있다.
방출층(EML)
EML은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등에 의해 HTL 상에 형성될 수 있다. EML이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 EML을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방출층은 화학식 (1)의 화합물을 포함하지 않는다.
방출층(EML)은 호스트와 이미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예는 Alq3, 4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP), 폴리(n-비닐카르바졸)(PVK), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4''-트리스(카르바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-tert-부틸-9,10-디-2-나프틸안트라센(TBADN), 디스티릴아릴렌(DSA) 및 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2)이다.
이미터 도펀트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터 및 열 활성화 지연 형광(TADF: thermally activated delayed fluorescence) 기전을 통해 광을 방출하는 이미터가 이들의 더 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 저분자 또는 중합체일 수 있다.
적색 이미터 도펀트의 예는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)이지만 이들로 제한되지 않는다. 이들 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도펀트가 또한 사용될 수 있을 것이다.
인광 녹색 이미터 도펀트의 예는 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3이다.
인광 청색 이미터 도펀트의 예는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3 및 ter-플루오렌이다. 4,4'-비스(4-디페닐 아미오스티릴)비페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-tert-부틸 페릴렌(TBPe)이 형광 청색 이미터 도펀트의 예이다.
이미터 도펀트의 양은 호스트의 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 방출층은 발광 중합체로 구성될 수 있다. EML은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. EML의 두께가 이 범위 내에 있을 때, EML은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 발광을 가질 수 있다.
정공 차단층(HBL)
정공 차단층(HBL)은 ETL 내로의 정공의 확산을 방지하기 위해 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등을 사용하여 EML 상에 형성될 수 있다. EML이 인광 도펀트를 포함할 때, HBL은 또한 삼중항 엑시톤 차단 기능을 가질 수 있다.
HBL은 또한 보조 ETL 또는 a-ETL로 명명될 수 있다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 HBL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다양할 수 있다. HBL을 형성하는 데 보편적으로 사용되는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. HBL을 형성하기 위한 화합물의 예는 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 및 아진 유도체, 바람직하게는 트리아진 또는 피리미딘 유도체를 포함한다.
HBL은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. HBL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, HBL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 우수한 정공 차단 특성을 가질 수 있다.
전자 수송층(ETL)
본 발명에 따른 유기 전자 장치는 전자 수송층(ETL)을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 전자 수송층은 아진 화합물, 바람직하게는 트리아진 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 전자 수송층은 알칼리 유기 착화합물, 바람직하게는 LiQ로부터 선택되는 도펀트를 추가로 포함할 수 있다.
ETL의 두께는 약 15 nm 내지 약 50 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 40 nm 범위일 수 있다. EIL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, ETL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 만족할 만한 전자-주입 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 유기 전자 장치는 정공 차단층 및 전자 수송층을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 정공 차단층 및 전자 수송층은 아진 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 아진 화합물은 트리아진 화합물이다.
전자 주입층(EIL)
캐소드로부터 전자의 주입을 용이하게 할 수 있는 선택적인 EIL은 ETL 상에, 바람직하게는 전자 수송층 상에 직접적으로 형성될 수 있다. EIL을 형성하기 위한 물질의 예는 당업계에 알려진 리튬 8-하이드록시퀴놀리놀레이트(LiQ), LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Ca, Ba, Yb, Mg를 포함한다. EIL을 형성하기 위한 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 것과 유사하지만, 증착 및 코팅 조건은 EIL을 형성하는 데 사용되는 물질에 따라 다양할 수 있다.
EIL의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm, 예를 들어, 약 0.5 nm 내지 약 9 nm 범위일 수 있다. EIL의 두께가 이 범위 내에 있을 때, EIL은 구동 전압에서 실질적인 페널티 없이 만족할 만한 전자-주입 특성을 가질 수 있다.
캐소드층
캐소드층은 ETL 또는 선택적인 EIL 상에 형성된다. 캐소드층은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드층은 낮은 일함수를 가질 수 있으며, 예를 들어 캐소드 전극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-리튬(Li), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 이테르븀(Yb), 마그네슘(Mg)-인듐(In), 마그네슘(Mg)-은(Ag) 등으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 캐소드 전극은 투명한 전도성 옥사이드, 예컨대 ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다.
캐소드층의 두께는 약 5 nm 내지 약 1000 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 100 nm 범위일 수 있다. 캐소드층의 두께가 약 5 nm 내지 약 50 nm 범위에 있을 때, 캐소드층은 금속 또는 금속 합금으로 형성되더라도 투명하거나 반투명할 수 있다.
캐소드층은 전자 주입층 또는 전자 수송층의 부분이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
반도체층
일 실시형태에 따르면, 반도체층은 적어도 하나의 화학식 (I)의 화합물 및 적어도 하나의 실질적으로 공유 매트릭스를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 반도체층은 적어도 하나의 화학식 (I)의 화합물을 포함하며, 정공 주입층이다.
전하 발생층
용어 "n형 전하 발생층"은 이따금 당업계에서 n-CGL 또는 전자 발생층이라고도 하며, 둘 다를 포함하는 것으로 의도된다.
용어 "p형 전하 발생층"은 이따금 당업계에서 p-CGL 또는 정공 발생층이라고도 하며, 둘 다를 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, p형 및/또는 n형 전하 발생층 및/또는 화학식 (I)의 화합물은 비-방출성이다.
발명의 일 실시형태에 따르면, p형 전하 발생층은 n형 전하 발생층보다 캐소드층에 더 근접하게 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, p형 전하 발생층은 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 추가로 포함한다.
유기 발광 다이오드(OLED)
본 발명에 따른 유기 전자 장치는 유기 발광 장치일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층, 정공 수송층, 방출층, 전자 수송층 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드층; 본 발명에 따른 전하 발생층, 적어도 하나의 방출층 및 캐소드층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드층; 본 발명에 따른 전하 발생층, 적어도 하나의 제1 및 제2 방출층 및 캐소드층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 상기 전하 발생층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드층; n형 전하 발생층, 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 p형 전하 발생층, 정공 수송층, 방출층, 전자 수송층 및 캐소드층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드층; n형 전하 발생층, 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 p형 전하 발생층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층 및 캐소드층을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드 전극; n형 전하 발생층, 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 p형 전하 발생층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 상기 언급된 층 사이에, 기판 상에 또는 상부 전극 상에 배열된 OLED층이 제공될 수 있다.
일 양태에 따르면, OLED는 애노드 전극에 인접하게 배열된 기판의 층 구조를 포함할 수 있으며, 애노드 전극은 제1 정공 주입층에 인접하게 배열되고, 제1 정공 주입층은 제1 정공 수송층에 인접하게 배열되며, 제1 정공 수송층은 제1 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 차단층은 제1 방출층에 인접하게 배열되며, 제1 방출층은 제1 전자 수송층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 수송층은 n형 전하 발생층에 인접하게 배열되며, n형 전하 발생층은 정공 발생층에 인접하게 배열되고, 정공 발생층은 제2 정공 수송층에 인접하게 배열되며, 제2 정공 수송층은 제2 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제2 전자 차단층은 제2 방출층에 인접하게 배열되며, 제2 방출층과 캐소드 전극 사이에 선택적인 전자 수송층 및/또는 선택적인 주입층이 배열된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 반도체층은 애노드층에 인접하게 배열 및/또는 제공된다.
발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명의 적어도 하나의 반도체층은 정공 주입층이다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 반도체층은 적어도 약 ≥ 0.5 nm 내지 약 ≤ 10 nm, 바람직하게는 약 ≥ 2 nm 내지 약 ≤ 8 nm, 또한 바람직하게는 약 ≥ 3 nm 내지 약 ≤ 5 nm의 층 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 유기 반도체층은 제1 정공 주입층 및/또는 p형 전하 발생층일 수 있다.
예를 들어, 도 2에 따른 OLED는, 기판(110) 상에서, 애노드층(120), 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 전자 차단층(145), 방출층(150), 정공 차단층(155), 전자 수송층(160), 전자 주입층(180) 및 캐소드층(190)이 해당 순서로 순차적으로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
유기 전자 장치
본 발명에 따른 유기 전자 장치는 발광 장치, 박막 트랜지스터, 배터리, 디스플레이 장치 또는 광전지, 바람직하게는 발광 장치 또는 광전지, 가장 바람직하게는 발광 장치일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 전자 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
-
적어도 하나의 증착원, 바람직하게는 2개의 증착원, 더 바람직하게는 적어도 3개의 증착원
을 사용한다.
적합할 수 있는 증착 방법은:
-
진공 열 증발을 통한 증착 단계;
-
용액 프로세싱(solution processing)을 통한 증착 단계로서, 바람직하게는 상기 프로세싱은 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅으로부터 선택되는 단계; 및/또는
-
슬롯-다이 코팅 단계
를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면,
-
본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착원, 및
-
실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 방출시키기 위한 제2 증착원
을 사용하는 방법이 제공되며,
상기 방법은 유기 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고; 이에 의해 유기 발광 다이오드(OLED)의 경우:
-
유기 반도체층은 제1 증착원으로부터 본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물 및 제2 증착원으로부터 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 방출시킴으로써 형성된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 방법은 애노 전극 상에, 정공 수송층을 형성하는 것 또는 정공 차단층을 형성하는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 층, 및 애노드 전극과 제1 전자 수송층 사이에 방출층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 방법은 유기 발광 다이오드(OLED)를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서
-
기판 상에 애노드 전극이 형성되고,
-
애노드 전극 상에 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층이 형성되며,
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화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층 상에 정공 수송층이 형성되고,
-
정공 수송층 상에 방출층이 형성되며,
-
방출층 상에 전자 수송층이 형성되고, 선택적으로 정공 차단층이 방출층 상에 형성되고,
-
마지막으로 캐소드층 전극이 형성되며,
-
선택적인 정공 차단층이 제1 애노드 전극과 방출층 사이에 해당 순서로 형성되고,
-
선택적인 전자 주입층이 전자 수송층과 캐소드 전극 사이에 형성된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면,
-
본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착원, 및
-
실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 방출시키기 위한 제2 증착원;
-
n-CGL 매트릭스 화합물을 방출시키기 위한 제3 증착원;
-
n-CGL 도펀트를 방출시키기 위한 제4 증착원
을 사용하는 방법이 제공되며,
상기 방법은 p형 전하 발생층을 형성하는 단계를 포함하고; 이로써 유기 발광 다이오드(OLED)의 경우:
-
p형 전하 발생층은 제1 증착원으로부터 본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물 및 제2 증착원으로부터 실질적으로 공유 매트릭스 화합물을 방출시킴으로써 형성되며;
상기 방법은 n형 전하 발생층을 형성하는 단계를 포함하고; 이로써 유기 발광 다이오드(OLED)의 경우:
-
n형 전하 발생층은 제3 증착원으로부터 본 발명에 따른 n-CGL 매트릭스 화합물 및 제4 증착원으로부터 n-CGL 도펀트를 방출시킴으로써 형성된다.
다양한 실시형태에 따르면, OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있으며, 상기 층은 하기 순서를 갖는다:
애노드, 본 발명에 따른 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 유기 반도체층, 제1 정공 수송층, 제2 정공 수송층, 방출층, 선택적인 정공 차단층, 전자 수송층, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드층.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 방법은 애노드 전극 상에, 애노드 전극과 캐소드층 사이에서 n형 전하 발생층, 방출층 및 정공 차단층을 형성하는 것 또는 정공 수송층을 형성하는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 임의의 실시형태에 따른 적어도 하나의 유기 발광 장치를 포함하는 전자 장치가 제공되며, 바람직하게는, 전자 장치는 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 하나의 실시형태에서의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 더 바람직하게는, 전자 장치는 디스플레이 장치이다.
이하, 실시형태는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되지 않는다. 이제 예시적인 양태를 상세히 참조할 것이다.
상기 언급된 성분, 뿐만 아니라 청구된 성분 및 기재된 실시형태에서 본 발명에 따라 사용될 성분은, 관련 분야에 알려진 선택 기준이 제한 없이 적용될 수 있도록 이의 크기, 형상, 물질 선택 및 기술적 개념에 관하여 임의의 특별한 예외를 받지 않는다.
본 발명의 목적의 추가 세부사항, 특징 및 이점은, 예시적인 방식에서 본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 보여주는 각각의 수치의 하기 설명 및 종속항에 개시되어 있다. 임의의 실시형태는 본 발명의 전체 범위를 필수적으로 나타내지는 않지만, 따라서 본 발명의 범위를 해석하기 위해 청구범위 및 본원을 참조한다. 전술한 설명과 하기 상세한 설명은 둘 다 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며 청구된 바와 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하고자 하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 전자 장치의 도식적인 단면도이며;
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전하 발생층을 포함하는 탠덤 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전하 발생층을 포함하는 탠덤 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이다.
이하, 도면은 실시예를 참조로 하여 더 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 도면으로 제한되지 않는다.
본원에서, 제1 요소가 제2 요소 "상에" 또는 "상으로" 형성 또는 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 "상에 직접적으로" 또는 "상으로 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 요소가 배치되지 않는다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 유기 전자 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 유기 전자 장치(100)는 기판(110), 애노드층(120) 및 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 정공 주입층(HIL)(130)을 포함한다. HIL(130)은 애노드층(120) 상에 배치된다. HIL(130) 상에 발광층일 수 있는 광활성층(PAL)(150) 및 캐소드층(190)이 배치된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드층(120) 및 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 정공 주입층(HIL)(130)을 포함한다. HIL(130)은 애노드층(120) 상에 배치된다. HIL(130) 상에서, 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드층(190)이 배치된다. 단일 전자 수송층(160) 대신에, 선택적으로 전자 수송층 적층체(ETL)가 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED(100)의 도식적인 단면도이다. 도 3은 도 3의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 2와 상이하다.
도 3을 참조하면, OLED(100)는 기판(110), 애노드층(120), 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(HBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드층(190)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED(200)의 도식적인 단면도이다. 도 4는 도 4의 OLED(200)가, 도 3에서 OLED(100)의 정공 주입층(HIL)(130)을 대체하는 전하 발생층(CGL) 및 부가적인 전자 수송층(ETL)(161)을 포함한다는 점에서 도 2 및 도 3과 상이하다.
도 4를 참조하면, OLED(200)는 기판(110), 애노드(120), 제1 전자 수송층(ETL1)(161), n형 전하 발생층(n형 CGL)(185), 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 p형 전하 발생층(p형 GCL)(135), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제2 전자 수송층(ETL2)(160) 및 캐소드(190)를 포함한다.
도 5는 기판(110), 애노드층(120), 정공 주입층(HIL)(130), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제1 전자 수송층(ETL)(160), n형 전하 발생층(n-CGL)(185), 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 p형 전하 발생층(p-GCL)(135), 제2 정공 수송층(HTL)(141), 제2 전자 차단층(EBL)(146), 제2 방출층(EML)(151), 제2 정공 차단층(EBL)(156), 제2 전자 수송층(ETL)(161), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드층(190)을 포함하는 OLED(200)를 도시한다. HIL은 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 제1 애노드 하위층(121) 및 제2 애노드 하위층(122)을 포함하는 애노드층(120), 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 반도체층(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(EBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160) 및 캐소드층(190)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판 (110), 제1 애노드 하위층(121), 제2 애노드 하위층 (122) 및 제3 애노드 하위층(123)을 포함하는 애노드층(120), 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 반도체층(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(EBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160) 및 캐소드층(190)을 포함한다. 층은 정확히 전술된 순서대로 배치된다.
도 1 내지 도 7에 도시되어 있지는 않지만, 캡핑층(capping layer) 및/또는 밀봉층이 추가로 캐소드층(190) 상에 형성되어, 유기 전자 장치(100)를 밀봉할 수 있다. 이에 더하여, 다양한 다른 변형이 이에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시형태는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시형태의 목적 및 범위를 제한하려는 것이 아니다.
본 발명의 목적의 추가 세부사항, 특징 및 이점은, 예시적인 방식에서 본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 보여주는 각각의 수치의 하기 설명 및 종속항에 개시되어 있다. 임의의 실시형태는 본 발명의 전체 범위를 필수적으로 나타내지는 않지만, 따라서 본 발명의 범위를 해석하기 위해 청구범위 및 본원을 참조한다. 전술한 설명과 하기 상세한 설명은 둘 다 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며 청구된 바와 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하고자 하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 전자 장치의 도식적인 단면도이며;
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전하 발생층을 포함하는 탠덤 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전하 발생층을 포함하는 탠덤 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이다.
이하, 도면은 실시예를 참조로 하여 더 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 도면으로 제한되지 않는다.
본원에서, 제1 요소가 제2 요소 "상에" 또는 "상으로" 형성 또는 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 "상에 직접적으로" 또는 "상으로 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 요소가 배치되지 않는다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 유기 전자 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 유기 전자 장치(100)는 기판(110), 애노드층(120) 및 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 정공 주입층(HIL)(130)을 포함한다. HIL(130)은 애노드층(120) 상에 배치된다. HIL(130) 상에 발광층일 수 있는 광활성층(PAL)(150) 및 캐소드층(190)이 배치된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드층(120) 및 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 정공 주입층(HIL)(130)을 포함한다. HIL(130)은 애노드층(120) 상에 배치된다. HIL(130) 상에서, 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드층(190)이 배치된다. 단일 전자 수송층(160) 대신에, 선택적으로 전자 수송층 적층체(ETL)가 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED(100)의 도식적인 단면도이다. 도 3은 도 3의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 2와 상이하다.
도 3을 참조하면, OLED(100)는 기판(110), 애노드층(120), 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(HBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드층(190)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED(200)의 도식적인 단면도이다. 도 4는 도 4의 OLED(200)가, 도 3에서 OLED(100)의 정공 주입층(HIL)(130)을 대체하는 전하 발생층(CGL) 및 부가적인 전자 수송층(ETL)(161)을 포함한다는 점에서 도 2 및 도 3과 상이하다.
도 4를 참조하면, OLED(200)는 기판(110), 애노드(120), 제1 전자 수송층(ETL1)(161), n형 전하 발생층(n형 CGL)(185), 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 p형 전하 발생층(p형 GCL)(135), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제2 전자 수송층(ETL2)(160) 및 캐소드(190)를 포함한다.
도 5는 기판(110), 애노드층(120), 정공 주입층(HIL)(130), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제1 전자 수송층(ETL)(160), n형 전하 발생층(n-CGL)(185), 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있는 p형 전하 발생층(p-GCL)(135), 제2 정공 수송층(HTL)(141), 제2 전자 차단층(EBL)(146), 제2 방출층(EML)(151), 제2 정공 차단층(EBL)(156), 제2 전자 수송층(ETL)(161), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드층(190)을 포함하는 OLED(200)를 도시한다. HIL은 화학식 (I)의 화합물을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 제1 애노드 하위층(121) 및 제2 애노드 하위층(122)을 포함하는 애노드층(120), 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 반도체층(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(EBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160) 및 캐소드층(190)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판 (110), 제1 애노드 하위층(121), 제2 애노드 하위층 (122) 및 제3 애노드 하위층(123)을 포함하는 애노드층(120), 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 반도체층(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(EBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160) 및 캐소드층(190)을 포함한다. 층은 정확히 전술된 순서대로 배치된다.
도 1 내지 도 7에 도시되어 있지는 않지만, 캡핑층(capping layer) 및/또는 밀봉층이 추가로 캐소드층(190) 상에 형성되어, 유기 전자 장치(100)를 밀봉할 수 있다. 이에 더하여, 다양한 다른 변형이 이에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시형태는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시형태의 목적 및 범위를 제한하려는 것이 아니다.
더욱이, 본 발명은 단지 예시적이고 결부시키고자 하는 것이 아닌 하기 실시예에 의해 예시된다.
화학식 (I)의 화합물은 EP2180029A1 및 WO2016097017A1에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다.
열중량 분석
용어 "TGA5%"는 열중량 분석 동안 5% 중량 손실이 발생하는 온도를 의미하고,℃로 측정된다.
TGA5% 값은 저울 영역에서는 20 mL/분 및 오븐 영역에서는 30 mL/분의 유속에서 질소 스트림 하에 개방형 100 μL 알루미늄 팬에서 10 K/분의 가열 속도로 열중량 분석기에서 9 내지 11 mg의 샘플을 가열함으로써 결정될 수 있다.
TGA5% 값은 화합물의 휘발성 및/또는 분해 온도의 간접 측정치를 제공할 수 있다. 제1 근사치(approximation)에서, TGA5% 값이 높을수록 화합물의 휘발성은 낮아지며 그리고/또는 분해 온도는 높아진다.
유리 전이 온도
유리 전이 온도(Tg)를 질소 하에 그리고 2010년 3월에 공개된 DIN EN ISO 11357에 기재된 바와 같이 Mettler Toledo DSC 822e 시차 주사 열량계에서 분당 10 K의 가열 속도를 사용하여 측정한다.
계산된 HOMO 및 LUMO
HOMO 및 LUMO는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, 독일 카를스루에 76135, 리첸하르트스트라쎄 19 소재)로 계산된다. 분자 구조의 최적화된 기하학 및 HOMO 에너지 수준과 LUMO 에너지 수준은, 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 결정된다. 1개 초과의 회전배열(conformation)이 실행 가능한 경우, 최저 총 에너지를 갖는 회전배열이 선택된다.
OLED의 일반적인 제작 절차
표 3에서 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 대해, 120 nm Ag의 제1 애노드 하위층, 8 nm ITO의 제2 애노드 하위층 및 10 nm ITO의 제3 애노드 하위층을 포함하는 애노드층을 갖는 유리 기판을 50 mm x 50 mm x 0.7 mm의 크기로 절단하고, 물로 60분 동안 초음파 세척한 다음, 이소프로판올로 20분 동안 초음파 세척하였다. 액체 필름을 질소 스트림에서 제거하고, 뒤이어 플라즈마 처리하여, 표 2를 참조하여 애노드층을 제조하였다. 97.6 부피% 질소 및 2.4 부피% 산소를 포함하는 분위기에서 플라즈마 처리를 수행하였다.
그 후에, N-({[1,1-'비페닐]-4-일)-9,9,디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민}(화합물 F3, 상기 참조) 및 화학식 (I)의 화합물 또는 표 3에 따른 비교 화합물을 애노드 상에 진공 증착시켜, 10 nm의 두께를 갖는 HIL을 형성하였다. HIL 내 화학식 (I)의 화합물의 양은 표 3에서 알 수 있다.
그 후에, N-({[1,1-'비페닐]-4-일)-9,9,디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민}을 HIL 상에 진공 증착시켜, 121 nm의 두께를 갖는 제1 HTL을 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디페닐-N-(4-트리페닐실릴)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(CAS 1613079-70-1)을 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm의 두께를 갖는 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, Korea) 및 형광 청색 도펀트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, Korea)을 EBL 상에 증착시켜, 20 nm의 두께를 갖는 제1 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 2-(3'-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 방출층 상에 증착시킴으로써 5 nm의 두께를 갖는 정공 차단층을 형성하였다.
그 후에, 50 중량% 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴 및 50 중량% LiQ를 증착시킴으로써 31 nm의 두께를 갖는 전자 수송층(ETL)을 정공 차단층 상에 형성하였다.
그 후에, Yb를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 증발시켜 2 nm의 두께를 갖는 전자 주입층을 전자 수송층 상에 형성하였다.
Ag/Mg(90:10 부피%)를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 증발시켜 13 nm의 두께를 갖는 캐소드를 형성하였다.
그 후에, N-({[1,1-'비페닐]-4-일)-9,9,디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민}을 캐소드층 상에 진공 증착시켜 75 nm의 두께를 갖는 캡핑층을 형성하였다.
장치를 유리 슬라이드로 캡슐화함으로써 OLED 적층을 주위 조건으로부터 보호한다. 이렇게 하여, 캐비티가 형성되고, 이는 추가 보호용 게터 물질을 포함한다.
전하 발생층(CGL)을 포함하는 유기 전자 장치
상부 방출 OLED 장치의 경우, 150 mm x 150 mm x 0.7 mm의 치수를 갖는 기판을 Deconex FPD 211의 2% 수용액으로 7분 동안, 그 후에 순수한 물로 5분 동안 초음파 세정하고, 회전 건조기에서 15분 동안 건조시켰다. 후속적으로, Ag를 10-5 내지 10-7 mbar의 압력에서 기판 상에 애노드로서 증착시켰다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-2-일)-N-(9.9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'스피로비[플루오렌]-2-아민을 8 부피% 4,4',4''-((1E,1'E,1''E)-사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴트리스(시아노메타닐릴리덴))트리스(2,3,5,6-테트라플루오로벤조니트릴)로 진공 증착시켜, 10 nm의 두께를 갖는 정공 주입층을 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-2-일)-N-(9.9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'스피로비[플루오렌]-2-아민을 진공 증착시켜, 24 nm의 두께를 갖는 제1 정공 수송층을 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디페닐-N-(4-트리페닐실릴)페닐)-9H-플루오렌-2-아민을 HTL 상에 진공 증착시켜, 5 nm의 두께를 갖는 전자 차단층(EBL)을 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, Korea) 및 형광 청색 도펀트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, Korea)을 EBL 상에 증착시켜, 20 nm의 두께를 갖는 제1 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 2-(3'-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진을 증착시켜, 5 nm의 두께를 갖는 제1 정공 차단층을 형성하였다.
그 후에, 50 중량% 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴 및 50 중량% LiQ를 제1 정공 차단층 상에 증착시켜, 25 nm의 두께를 갖는 제1 전자 수송층을 형성하였다.
그 후에, 99 부피% 2,2'-(1,3-페닐렌)비스[9-페닐-1,10-페난트롤린] 및 1 부피% Li를 공동-증착시킴으로써 15 nm의 두께를 갖는 제1 n형 CGL을 ETL1 상에 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-2-일)-N-(9.9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'스피로비[플루오렌]-2-아민을 화학식 (I)에 따른 화합물 또는 표 4에 따른 비교예의 화합물과 함께 공동-증착시킴으로써 10 nm의 두께를 갖는 제1 p형 CGL을 제1 n형 CGL 상에 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-2-일)-N-(9.9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'스피로비[플루오렌]-2-아민을 증착시킴으로써 36 nm의 두께를 갖는 제2 정공 수송층을 제1 p형 CGL 상에 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디페닐-N-(4-트리페닐실릴)페닐)-9H-플루오렌-2-아민을 증착시킴으로써 5 nm의 두께를 갖는 제2 전자 차단층을 제2 정공 수송층 상에 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, Korea) 및 형광 청색 도펀트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, Korea)을 제2 EBL 상에 증착시켜, 20 nm의 두께를 갖는 제2 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 5 nm의 두께를 갖는 제2 정공 차단층을 제2 청색-발광 EML 상에 형성하였다.
그 후에, 50 중량% 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴 및 50 중량% LiQ를 제2 정공 차단층 상에 진공 증착시켜, 25 nm의 두께를 갖는 제2 전자 수송층을 형성하였다.
그 후에, 99 부피% 2,2'-(1,3-페닐렌)비스[9-페닐-1,10-페난트롤린] 및 1 부피% Li를 공동-증착시킴으로써 15 nm의 두께를 갖는 제2 n형 CGL을 ETL2 상에 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-2-일)-N-(9.9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'스피로비[플루오렌]-2-아민을 화학식 (I)에 따른 화합물 또는 표 4에 따른 비교예의 화합물과 함께 공동-증착시킴으로써 10 nm의 두께를 갖는 제2 p형 CGL을 제2 n형 CGL 상에 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-2-일)-N-(9.9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'스피로비[플루오렌]-2-아민을 증착시킴으로써 57 nm의 두께를 갖는 제3 정공 수송층을 제2 p형 CGL 상에 형성하였다.
그 후에, N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디페닐-N-(4-트리페닐실릴)페닐)-9H-플루오렌-2-아민을 증착시킴으로써 5 nm의 두께를 갖는 제3 전자 차단층을 제3 정공 수송층 상에 형성하였다.
그 후에, EML 호스트로서 97 부피% H09(Sun Fine Chemicals, Korea) 및 형광 청색 도펀트로서 3 부피% BD200(Sun Fine Chemicals, Korea)을 제3 EBL 상에 증착시켜, 20 nm의 두께를 갖는 제3 청색-발광 EML을 형성하였다.
그 후에, 5 nm의 두께를 갖는 제3 정공 차단층을 제3 청색-발광 EML 상에 형성하였다.
그 후에, 50 중량% 4'-(4-(4-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)나프탈렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-4-카르보니트릴 및 50 중량% LiQ를 제3 정공 차단층 상에 진공 증착시켜, 31 nm의 두께를 갖는 제3 전자 수송층을 형성하였다.
그 후에, Yb를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 증발시켜 2 nm의 두께를 갖는 전자 주입층을 전자 수송층 상에 형성하였다.
Ag/Mg(90:10 부피%)를 10-7 mbar에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 증발시켜 13 nm의 두께를 갖는 캐소드를 형성하였다.
그 후에, N-({[1,1-'비페닐]-4-일)-9,9,디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민}을 캐소드층 상에 진공 증착시켜 75 nm의 두께를 갖는 캡핑층을 형성하였다.
선행 기술과 비교하여 본 발명의 실시예의 성능을 평가하기 위해, 20℃에서 전류 효율을 측정한다. 전류-전압 특징을 Keithley 2635 공급원 미터 유닛을 사용하여, 전압을 V로 공급하고 시험 하의 장치를 통해 흐르는 전류 mA를 측정함으로써 결정한다. 장치에 적용되는 전압은 0 V 내지 10 V 범위에서 0.1 V 단계로 달라진다. 마찬가지로, 각각의 전압 값에 대해 Instrument Systems CAS-140CT 어레이 분광계(Deutsche Akkreditierungs-stelle(DAkkS)에 의해 교정됨)를 사용하여 휘도를 cd/m2에서 측정함으로써 휘도-전압 특징 및 CIE 좌표를 결정한다. 휘도-전압 및 전류-전압 특징을 각각 보간함으로써 10 mA/cm2에서 cd/A 효율을 결정한다.
하부 방출 장치에서, 방출은 주로 랑베르(Lambertian)이며 외부 양자 효율(EQE) 백분율로 정량화된다. 효율 EQE를 %로 결정하기 위해, 10 mA/cm2에서 보정된 포토다이오드를 사용하여 장치의 광 출력을 측정한다.
상부 방출 장치에서, 방출은 순(forward) 방향이며, 비(非)랑베르이고, 또한 미세-공동에 고도로 의존한다. 따라서, 효율 EQE는 하부 방출 장치와 비교하여 더 높을 것이다. 효율 EQE를 %로 결정하기 위해, 10 mA/cm2에서 보정된 포토다이오드를 사용하여 장치의 광 출력을 측정한다.
장치의 수명 LT를 Keithley 2400 공급원미터를 사용하여 주위 조건(20℃) 및 30 mA/cm2에서 측정하고, 시(hour)로 기록한다.
장치의 밝기를 보정된 광 다이오드를 사용하여 측정한다. 수명 LT는, 장치의 밝기가 이의 초기 값의 97%까지 감소할 때까지의 시간으로서 정의된다.
동작 전압 △U에서의 증가를 장치의 작동 전압 안정성의 측정치로서 사용한다. 이러한 증가를 LT 측정 동안 그리고 100시간의 동작 전압으로부터 장치의 작동 시작 후 1시간 후의 동작 전압을 차감함으로써
또는 400시간의 동작 전압으로부터 장치의 작동 시작 후 1시간 후의 동작 전압을 차감함으로써 결정하였다.
△U의 값이 작을수록 동작 전압 안정성은 더 양호하다.
본 발명의 기술적 효과
표 1 및 2에는 본 발명의 화합물 C1 내지 C25에 대한 LUMO 수준이 제시된다. 기체상에서 설정된 6-31G* 베이시스와 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, 독일 카를스루에 76135, 리첸하르트스트라쎄 19 소재)로 LUMO 수준을 계산하였다.
표 1:, R', R'' 및 R'''가 CN이고 Ar1, Ar2 및 Ar3이 표시된 바와 같은 화학식 (I)의 화합물의 계산된 LUMO 수준.
비교 화합물로서 표 1에 제시된 바와 같은 화합물 E1 내지 E3을 사용하였다.
표 2에서, 3개의 발명의 화합물 및 3개의 비교 화합물에 대한 TGA 5% [℃] 및 Tg [℃]가 제시된다.
표 2: 3개의 발명의 화합물 및 3개의 비교 화합물에 대한 TGA 5% [℃] 및 Tg [℃]
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, TGA5% 값은 비교 화합물보다 더 높을 수 있다. 유리 전이 온도는 비교 화합물보다 더 높을 수 있다.
더 높은 TGA5%는 전자 장치의 제조에 이로울 수 있는 더 낮은 휘발성에 대한 지표(indication)일 수 있다.
더 높은 유리 전이 온도(Tg)는 전자 장치의 더 긴 수명에 이로울 수 있다.
표 3에서, 비교 화합물 및 발명의 화합물을 포함하는 정공 주입층(HIL)을 포함하는 유기 전계발광 장치에 대한 성능 데이터가 제시된다:
표 3: 비교 화합물 및 발명의 화합물을 포함하는 정공 주입층(HIL)을 포함하는 유기 전자 장치
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 30 mA/cm2에서의 LT97은 비교예보다 더 높았다.
긴 수명은 장치의 장기간 안정성에 이로울 수 있다.
표 4에서, 발명의 화합물을 포함하는 p형 전하 주입층(p형 CGL)을 포함하는 유기 전계발광 장치에 대한 성능 데이터가 제시된다.
표 4: 발명의 화합물을 포함하는 p형 전하 주입층(p형 CGL)을 포함하는 유기 전자 장치
표 4에서 알 수 있듯이, 전류 효율은 비교예보다 더 높을 수 있다. 30 mA/cm2에서의 LT97은 비교예보다 더 높을 수 있다. 전압 상승은 비교예보다 더 낮을 수 있다.
긴 수명은 장치의 장기간 안정성에 이로울 수 있다.
높은 효율은 특히 모바일 장치에서 감소된 전력 소모 및 개선된 배터리 수명에 이로울 수 있다.
시간 경과에 따른 감소된 동작 전압 증가는 전자 장치의 개선된 안정성에 대한 지표일 수 있다.
상술된 실시형태에서 요소와 특질의 특정 조합은 단지 예시적이며; 이들 교시와 참조로서 포함된 특허/출원 및 여기에서의 다른 교시와의 교환 및 치환이 또한 명백하게 고려된다. 당업자가 인식할 바와 같이, 본원에 기재된 것의 변화, 변형 및 다른 실시는 청구된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에게 발생할 수 있다. 이에, 전술한 설명은 단지 예에 의한 것이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 청구범위에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않고, 부정 관사("a" 또는 "an")는 복수형을 배제하지 않는다. 소정의 측정치가 서로 상이한 종속항에서 인용되어 있다는 사실은, 이들 측정치의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내지는 않는다. 본 발명의 범위는 하기 청구범위 및 이의 등가물에 정의된다. 더욱이, 설명 및 청구범위에 사용된 참조 부호는 청구된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
Claims (22)
- 화학식 (I)의 화합물 또는 화학식 (I)의 라디칼 음이온의 염으로서,
여기서, A1, A2 및 A3은 화학식 (II), (III), (IV)로 각각 표시되고;
및
Ar1, Ar2 및 Ar3은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C24 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴로부터 선택되며, Ar1, Ar2 및 Ar3 상의 치환기는 독립적으로 전자-끄는 기(electron-withdrawing group), NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬 및 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C12 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시 또는 D로부터 선택되고;
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C18 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되며;
화학식 (I)의 화합물은 적어도 하나의 NO2 기를 함유하는, 화합물. - 제1항에 있어서,
Ar1은 적어도 하나의 NO2 기로 치환되는, 화합물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
Ar1은 화학식 (V)로 표시되며:
여기서, X1은 CR1 또는 N으로부터 선택되고;
X2는 CR2 또는 N으로부터 선택되며;
X3은 CR3 또는 N으로부터 선택되고;
X4는 CR4 또는 N으로부터 선택되며;
X5는 CR5 또는 N으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 하나는 NO2이고, 다른 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되며;
X1 내지 X5 중 적어도 2개는 독립적으로 CR1 내지 CR5로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타내는, 화합물. - 제3항에 있어서,
R3은 NO2인, 화합물. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
화학식 (VI)로부터 선택되는, 화합물:
. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 Ar2 및 Ar3은 적어도 하나의 NO2로 치환되는, 화합물. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나는 수소를 함유하지 않는, 화합물. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
Ar2 및 Ar3은 동일한, 화합물. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
Ar2는 화학식 (VI)으로 표시되고, Ar3은 화학식 (VII)로 표시되며:
여기서, X6은 CR6 또는 N으로부터 선택되고;
X7은 CR7 또는 N으로부터 선택되며;
X8은 CR8 또는 N으로부터 선택되고;
X9는 CR9 또는 N으로부터 선택되며;
X10은 CR10 또는 N으로부터 선택되고;
X11은 CR11 또는 N으로부터 선택되며;
X12는 CR12 또는 N으로부터 선택되고;
X13은 CR13 또는 N으로부터 선택되며;
X14는 CR14 또는 N으로부터 선택되고;
X15는 CR15 또는 N으로부터 선택되며;
R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, 및 R15는 독립적으로 전자-끄는 기, NO2, CN, 할로겐, Cl, F, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C10 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알콕시, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알콕시, D 또는 H로부터 선택되고;
X6 내지 X10 중 적어도 2개는 독립적으로 CR6 내지 CR10으로부터 선택되며;
X11 내지 X15 중 적어도 2개는 독립적으로 CR11 내지 CR15로부터 선택되고;
별표 "*"는 결합 위치를 나타내는, 화합물. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 화학식 (I)의 화합물은 배제되고:
여기서 X가 NO2이고 Y가 H인, 화합물. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
R'는 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되는, 화합물. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
R'는 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되는, 화합물. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 치환된 또는 비치환된 C2 내지 C18 헤테로아릴, 전자-끄는 기, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 알킬, 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되는, 화합물. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
R', R'' 및 R'''는 독립적으로 부분적으로 불소화된 또는 과불소화된 C1 내지 C6 알킬, 할로겐, F, CN, 및 NO2로부터 선택되는, 화합물. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
A1, A2 및 A3은 화학식 (IIa), (IIIa) 및 (IVa)로 각각 표시되는, 화합물:
및 - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
화학식 (I)의 화합물은 4개 미만의 니트로 기를 함유하는, 화합물. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 화학식 (I)의 화합물을 포함하는, 유기 반도체층.
- 적어도 하나의 제17항의 유기 반도체층을 포함하는, 유기 전자 장치.
- 제18항에 있어서,
유기 전자 장치는 애노드층, 캐소드층, 적어도 하나의 광활성층 및 적어도 하나의 유기 반도체층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 애노드층과 적어도 하나의 광활성층 사이에 배열되는, 유기 전자 장치. - 제18항 또는 제19항에 있어서,
유기 전자 장치는 적어도 2개의 광활성층을 포함하고, 적어도 하나의 유기 반도체층은 제1 광활성층과 제2 광활성층 사이에 배열되는, 유기 전자 장치. - 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
전자 유기 장치는 발광 장치, 박막 트랜지스터, 배터리, 디스플레이 장치 또는 광전지, 바람직하게는 발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드인, 유기 전자 장치. - 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 유기 전자 장치를 포함하는, 디스플레이 장치.
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